20个观赏竹品种引种价值综合评价研究

冷寒冰

(上海植物园，上海城市植物资源开发应用工程技术研究中心,上海 200231)

20个观赏竹品种引种价值综合评价研究

冷寒冰

(上海植物园，上海城市植物资源开发应用工程技术研究中心,上海 200231)

以20个观赏竹品种为试验材料，选取9个性状作为评价因子，采用灰色关联法和层次分析法相结合的方法建立评价系统。结果表明：通过层次分析法分析各权重值，观赏价值、抗病虫害能力和抗寒性为决定观赏竹品种引种价值的主要性状，所占比重分别为0.557 2、0.202 8和0.083 4，并在此基础上，依据加权灰色关联度值，判断20个观赏竹品种引种价值的排序，大黄苦竹、花秆早竹、刺黑竹、银丝竹和金条竹排名前5位，引种价值最高，值得大力推广应用。

观赏竹；引种；灰色关联法；层次分析法；综合评价

全世界分布有120属1 400余种竹子，我国就有37属500余种(含种下等级)，是世界上竹类植物分布最多的国家，其中有10属48种为中国特有竹种[1-2]。观赏竹作为具有观赏开发价值的竹种、变种和变型，枝叶茂盛，形态各异，色彩多变，按观赏部位可以划分为观秆色、观秆形、观叶色、观叶形、观笋等5种观赏类型。在城市，主要用于盆栽盆养、庭院和公园美化、街道和绿地美化[3]。随着城市绿化的发展，不少专类园引进大量观赏竹品种进行展示和造林造景，大大丰富了竹资源的应用，因此建立一套行之有效的综合评价体系可以快速而有效地筛选出优良的竹品种。

近年来，对于观赏竹品种的引种筛选，有定性的单一指标评价[4]，也有定量的多指标综合评价[1,2]，方法有等级评定法[5]、百分制评分法[6]、层次分析法[7]等，但就如何建立一个定性和定量相结合的综合评价体系却鲜见报道。为此，本研究从观赏特性、生物学特性和生态适应性等3个方面选择9个性状，运用层次分析法和灰色关联法相结合的方法，建立观赏竹品种引种价值综合评价体系，以期为日后竹种选择和应用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地自然概况

引种试验地设在上海植物园苗木基地，地标位置为31°10’N和121°26’E，占地81.86 hm2。该地区气候属于北亚热带季风气候区，四季分明，雨热同期，日照充分，春季较短，冬季较长，平均气温为17.6℃，年降水量1 173.4 mm。

1.2 试验材料

2014年自江苏常州引进分别隶属6属的20种观赏竹品种(含变种、变型)作为试验材料，合计823株，于2014-2016年进行观测、试验。母竹掘苗规格如表1所示。

表1 母株引种规格

1.3 研究方法

1.3.1 生物学特性试验 观赏竹品种于2014年2月底作为母竹引进上海植物园苗圃地，并立即种植。定植6个月后，调查其成活率；并在3年内于每年的发笋期调查和统计竹种的植穴出笋率、单穴成竹量，同时对新竹的胸径进行测定，对比引种母竹的胸径，研究引种地新竹胸径生长的变化。管理上按常规方法进行土、肥、水管理，注意病虫害防治。

成活率=成活株数/栽植株数。

植穴发笋率=当年出笋穴数/总植穴数。

单穴成竹量=总成竹量/总植穴数。

新竹母竹胸径比=新竹母竹胸径比。

2016年夏季7-8月，选择晴朗无风的天气，用Li-6400光合测定仪，对20种植物的光合特性进行测定。选取竹秆冠层中部东南方向的一级枝顶端充分伸展，且生长状况较为一致的当年生叶作为测试样本，每株测定3-5片。测定时间段为7:00，9:00，11:00，13:00，15:00，17:00。

由实测的光合速率，求得竹种单位叶面积日固碳量，植物日同化量计算如下[8]：

(1)

式(1)中：WCO2——单位叶面积日固碳量(g·m-2·d-1)；

Pi——实测的瞬时光合速率(μmol·m-2·s-1)；

n——实测光合速率的时段数，为6；

δ——取0.8，植物晚上的暗呼吸消耗量按白天同化量的20%计算；

44/1 000 和32/1 000——二氧化碳和氧气的摩尔质量；

12——白昼光合时间按12 h计。

1.3.2 生态适应性评价和观赏性评价 调查2014-2016年危害不同竹种的病虫害种类和危害程度，观察这几年的变化，并进行适应性评价[7]。

2016年1月出现-8 ℃的极端低温，根据各竹种在最低温度时期的抗寒性表现，以竹子植株的受害情况及恢复能力对其耐寒适应性进行评价[4]。

2015年7-8月出现38 ℃高温达半月之久，根据各竹种在高温时期的抗旱和抗热性表现，以竹种受害情况对其耐高温干旱性进行评价[9]。

按观赏竹的观赏特点可分为观秆、观叶、观笋、观姿竹种。在新竹生长发育充分时，观察记录各竹种新竹的叶色及叶形、秆色及秆形，与母竹对照，判断新竹能否保持母竹原有的观赏性状特征。

表2 观赏竹品种生态适应性因子和观赏价值的评分标准

1.4 指标标准化

由于描述观赏竹品种生物学特性、生态适应性和观赏性等功能指标的量纲不同，不同指标间不具有直接可比性，为此，应通过隶属函数对所选取的指标进行量化[10]。

隶属函数采用极大型线性函数表示：

(2)

式(2)中：Xj表示第j个因子的得分值，Xmax为第j个因子得分最大值，Xmin为第j个因子得分最小值。

1.5 层次分析法确定各指标权重

1.5.1 建立分层结构模型 根据观赏竹各性状指标间的相互关系和隶属关系，建立3个层次的综合评价模型，第一层是目标层(A)，为引进观赏竹品种的综合评价，第二层是约束层(B)，包括生物学特性(B1)、生态适应性(B2)和观赏性(B3)，第三层是指标层(C)，包括选取的9个性状指标(表3)。

表3 观赏竹品种评价因子的分层结构模型

1.5.2 构建判断矩阵及一致性检验 在认真研究文献、征求专家意见的基础上判断各评价因素的相对重要性，根据T.L.Saaty 1-9比率标度法[11]，对两指标相对重要性进行比较，再依据重要性程度赋值构建判断矩阵，标度1、3、5、7、9分别代表2个指标相比同等重要、前者比后者稍微重要、明显重要、强烈重要和极端重要的意义；标度2、4、6、8则表明处于相邻两项标度之间，倒数表示2个指标的反比较。通过计算判断矩阵的最大特征根(λmax)及对应的特征向量(Wi)，计算出某一层各因素相对于上一层某因素的相对重要性权重值。

如表4所示，对构造的3个判断矩阵进行一致性检验。判断矩阵偏离一致性指标为CI=(λmax-n)/(n-1)，CI与判断矩阵的平均随机一致性指标RI之比值CR，即为判断矩阵一致性指标[12]，CR=CI/RI(RI见表5)。若CR<0.10，则认为该矩阵具有满意的、可接受的一致性，否则应对判断矩阵进行调整。结果显示，3个判断矩阵CR<0.10，均具有满意的一致性。

表4 判断矩阵及其一致性检验

B2-CiB2C6C7C8权重WiC61350．6334C71/3130．2605C81/51/310．1061λmax=3．0330 CI=0．0165 CR=0．0284<0．1

表5 平均随机一致性指标

1.6 灰色关联度分析

按灰色系统理论把参加试验的20个竹种数视为一个灰色系统，每个竹种即为该系统中的一个因素。

1.6.1 灰色关联系数求算 依据公式求取各竹种9个性状的灰色关联系数。

(3)

式(3)中：Δij为第i个竹品种第j个性状的无量纲化处理的测度值与最优性状值的绝对差值，ρ为分辨系数，取值范围为0-1，本次评价取0.5。

1.6.2 计算加权灰色关联度 将AHP法确定的各性状的权重值带入以下公式，求出各株系的加权灰色关联度。

(4)

式(4)中：ri为第i个竹品种的灰色关联度，Wj为第j个性状的权重值，n=9(性状数)。

2 分析与结果

2.1 各评价因子权重的总排序

依据A-Bi 和Bi-Ci 所得到的权重值，计算出指标层(C)各因子对于目标层(A)的权重值。结果如表6 所示。

表6 约束层和指标层各指标的权重

由表6可以看出，观赏竹引种筛选过程中，其观赏价值是其首要考虑因素，所占权重也最大，为0.557 2，其次是抗病虫害能力和抗寒性2个生态适应性指标，它们是竹种是否能够在引种地存活的重要影响因素，权重分别占0.202 8和0.083 4。在生物学特性中，移栽成活率和新竹生长量对观赏竹品种的引种适应性影响最大，其权重值均为0.042 0，其次是植穴发笋率和单穴成竹量，权重值为0.015 9。因此在满足高观赏性的基础上，竹种自身的抗病虫害能力和抗寒性成为影响综合评价效果最为重要的2个因素。

2.2 观赏竹品种引种价值评价

各性状因数量化单位不一致，按式(2)将原始数据标准化，将表7数据压缩在[0，1]区间内，详见表8，并构造出“理想品种”。由于9个指标均为越大越好的指标，故采取上线测度的方法，取所有品种中的最大值。

表7 观赏竹引种价值评分结果

表8 标准化处理后的评价结果

2.3 加权灰色关联度的计算和观赏竹品种的评价

依据公式求出各品种的加权灰色关联度。按照关联分析的原则，关联系数越大，与“理想品种”越接近。由表9可知，20个观赏竹品种与“理想品种”的关联度为0.459 2～0.934 0，其中大黄苦竹与“理想品种”的关联度最大，为0.934 0，引种价值最高，其次是花秆早竹和刺黑竹，分别为0.860 0和0.845 1，麻衣竹和木竹关联度最小，分别为0.484 7和0.459 2。各观赏竹综合评价结果为：大黄苦竹>花秆早竹>刺黑竹>银丝竹>金条竹>黄槽斑竹>对花竹>绿纹竹>金明竹>金桂竹>龟甲竹>长叶苦竹>橄榄竹>斑苦竹>红壳雷竹>云和哺鸡竹>黄槽桂竹>美竹>麻衣竹>木竹。

3 讨论

3.1 层次分析法适用性

层次分析法是将定性分析与定量分析有机结合的科学决策方法，既有专家对各性状指标赋值打分的主观逻辑判断和分析，又可通过构造两两比较的判断矩阵确定各指标对综合性状的影响权重， 滤出偶然因素，客观、可行[13-14]。本研究中，在认真研究文献、征求专家意见的基础上，观赏价值所占比例最重，为0.557 2，其次是抗病虫害能力和耐寒性，权重分别为0.202 8和0.083 4，这与李文扬等[7]的研究结果基本一致。这既符合了城市园林用竹对自身竹种观赏性的要求，也符合观赏竹生态适应性的要求，体现了本次品种选择的主要目的。

表9 观赏竹品种与理想品种加权关联度

3.2 灰色关联法的适用性

灰色关联法是根据灰色关联度的分析原则，关联度越大则与理想品种越接近，引种价值也越大。通过构造“理想品种”，体现了引种目标的要求，又从现有观赏竹品种的实际情况出发，更客观、合理。范士杰认为“理想品种”各性状值应稍高于所有参试品种相应的性状值，王青等[14]则从实际出发，株高、花径和花梗长3个性状选取了适中值，节间长选取了最小值。本研究的9个指标中，生物学特性为定量测试指标，生态适应性和观赏价值为评价打分，均是取最大值为“理想品种”。

3.3 层次分析法与灰色关联法相结合

目前观赏竹品种引种价值的筛选体系和标准尚未完善，往往依靠个人的经验与喜好仅选取个别指标来进行评价。本研究从观赏竹品种生物学特性、生态适应性和观赏价值3个方面出发，尽可能多地选取评价指标，并将指标量化处理。采用层次分析法，通过人为赋值确定权重，利用灰色关联法构建“理想品种”，充分获取各性状的全部信息，将2种方法相结合优势互补，使评价体系更加严谨和科学。

4 结论

综合分析观赏竹品种的观赏特性和生长特性，本文选取了9个与其观赏、生长及抗性密切相关的评价指标，采用灰色关联法和层次分析法建立的观赏竹品种综合评价体系，在确定了各指标权重值的基础上，依据加权灰色关联度的值对20个观赏竹品种进行评价，最终确定20个品种引种价值的排序，为日后有效筛选出符合上海地区园林栽培与应用的竹种提供了科学依据。

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The Comprehensive Evaluation of Introduction Value of 20 Ornamental Bamboo Species

LENG Han-bing

(Shanghai Botanical Garden, Shanghai Engineering Research Center of Sustainable Plant Innovation, Shanghai 200231, China)

Based on the experimental materials of 20 ornamental bamboo species, 9 characters were selected as evaluation factors to establish evaluation system with both grey correlation analysis and AHP methods. The results showed that the ornamental value, pest and disease resistance and cold resistance were the significant factors that determined the introduction value of ornamental bamboo species, their weight values were 0.557 2,0.202 8 and 0.083 4, respectively, in terms of the AHP method. According to the weighed grey correlation degree, the introduction value for 20 ornamental bamboo species was sorted, in whichOligostachyumsulcatum,Phyllostachyspraecoxf.viridisulcata,Chimonobambusaneopurpurea,Bambusamultiplexf.silverstripeandPhyllostachysaureosulcataf.flavostriataranked the top 5 and were suitable for promotion and application.

Ornamental bamboo species; Introduction; Grey correlation analysis; AHP method; Comprehensive evaluation

2017-02-26

上海市绿化和市容管理局攻关项目(G160312)；上海市科技兴农重点攻关项目(沪农科攻字〔2013〕第1-5号)

冷寒冰，硕士研究生，工程师，从事城市生态等研究。E-mail：008slhb@163.com